基于触摸屏和ATmega128单片机的镇痛仪研制

摘要

随着现代电子技术的发展和生活水平的不断提高，使用镇痛仪的患者越来越多，而患者对医疗用品的需求越来越趋向于智能化、安全化、便携化和可操作化。镇痛仪通过产生的低频脉冲电流对人体穴位进行电刺激，能够实现神经系统释放阿片肽物质，从而达到对人体的镇痛作用。目前众多基于这种低频脉冲电刺激镇痛机理的镇痛仪取得了不错的治疗效果，广泛用于辅助治疗慢性疼痛、医疗保健和养生调理，并以其安全性和可靠性得到患者广泛认可。
　　本论文结合电刺激镇痛机理和韩式仪设计原理，介绍了一种以WeinView触摸屏为上位机和以ATmega128单片机为下位机主控芯片来控制和输出多模式、多强度的低频治疗脉冲的镇痛仪系统。本系统构造主要由上位机部分和下位机部分组成，根据患者实际功能需求分析，设计了治疗波形参数，提出系统的总体设计方案，并给出对系统各模块的设计和实现，详细阐述设计原理、程序和各模块电路实现过程。上位机以WeinView触摸屏搭建人机交互平台，用于镇痛仪控制和患者治疗信息的显示，具有人机交互性好的特点;下位机控制系统的主控芯片选用ATMEL公司的Atmega128芯片，下位机控制系统主要包括:脉冲发生模块、升压模块、互补对称输出电路、基本外围电路模块、通信模块等，承担着系统回应多种PWM治疗脉冲输出、升压电路控制等任务。
　　本论文设计的镇痛仪系统实现了不同患者和病痛可选择的多模式、多强度的治疗脉冲输出，具有速度快、抗干扰性强、简单方便、人机界面好、易于实现、操作性好等特点。经过调试与测试，实验结果结果表明该镇痛仪的治疗波形基本达到预期要求，具有良好效果。

目录

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摘要

插图清单

第一章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 低频脉冲电流的镇痛机制

1．2．1 脊髓闸门控制学说

1．2．2 内源性吗啡样物质释放假说

1．3 国内外研究现状

1．3．1 低频电刺激研究现状

1．3．2 镇痛仪研究现状

1．4 论文内容安排

第二章 系统总体方案设计

2．1 镇痛仪的设计要求

2．2 低频脉冲电刺激参数设计

2．2．1 刺激波形的设计

2．2．2 刺激频率的设计

2．2．3 波形宽度设计

2．3 镇痛仪总体方案设计

2．3．1 镇痛仪总体结构

2．3．2 镇痛仪设计指标

2．4 本章小结

第三章 下位机系统设计

3．1 下位机脉冲发生模块设计

3．1．1 ATmage128芯片介绍

3．1．2 脉冲发生模块设计

3．2 电源模块设计

3．3 ATmega128基本外围电路设计

3．3．1 复位电路

3．3．2 晶振电路

3．4 程序仿真与下载电路设计

3．4．1 JTAG接口仿真电路设计

3．4．2 ISP程序下载电路设计

3．5 通信模块设计

3．6 升压模块设计

3．6．1 MAX1771芯片结构分析和电路分析

3．6．2 MAX1771芯片外围器件的选型

3．7 互补对称输出电路设计

3．8 ATmega128单片机软件设计

3．8．1 ATmega128芯片的编译和调试工具

3．8．2 ATmega128单片机程序流程设计

3．8．3 单片机通信程序设计

3．9 本章小结

第四章 上位机系统设计

4．1 触摸屏技术的研究与发展

4．2 上位机WeinView触摸屏简介

4．3 Modbus通信协议

4．3．1 Modbus协议简介

4．3．2 Modbus协议传输模式

4．3．3 Modbus协议功能码

4．4 触摸屏软件设计

4．4．1 触摸屏组态软件EB8000简介

4．4．2 触摸屏控制界面的实现

4．4．3 触摸屏通信程序设计

4．5 本章小结

第五章 系统调试与实验结果分析

5．1 下位机系统仿真与调试

5．2 上位机触摸屏系统调试

5．3 系统联合调试结果

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 系统改进与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间己授权的专利